CAN通訊協議詳解

一、CAN通訊協議標準

CAN（Controller Area Network）通信協議是一種串列通信協議，最初由Bosch在1986年提出，並於1991年制定為國際標準ISO11898。CAN匯流排通信是一種高效可靠的通信方式，常用於汽車電子、工業控制、航空航天和軍事等領域。

CAN通信涉及到許多術語，比如節點、報文、數據幀、ACK等。一個CAN網路中，存在多個節點，每個節點都有一個唯一的地址標識符（ID）。數據通過數據幀進行傳輸，數據幀由標識符、控制域、數據域和CRC等欄位構成。當一個節點發送數據幀時，其他節點要進行確認應答（ACK），以確保數據傳輸的可靠性。

二、CAN通訊協議的程序怎麼看懂

在了解CAN通信的過程中，可以通過程序去理解CAN通信協議。常用的編程語言如C、C++和Python都有可以使用的CAN通信庫，比如SocketCAN、python-can等。

下面是一個簡單的C++ SocketCAN讀取CAN報文的程序示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(void)
{
    int s;
    struct sockaddr_can addr;
    struct ifreq ifr;
    struct can_frame frame;

    /* 創建CAN連接 */
    s = socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);

    /* 設置CAN介面，如can0 */
    strcpy(ifr.ifr_name, "can0");
    ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);

    /* 綁定CAN連接 */
    addr.can_family = AF_CAN;
    addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
    bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

    /* 讀取CAN報文 */
    while(1)
    {
        read(s, &frame, sizeof(struct can_frame));
        printf("ID = 0x%X, DLC = %d, Data = ", frame.can_id, frame.can_dlc);
        for(int i=0; i<frame.can_dlc; i++)
        {
            printf("%02X ", frame.data[i]);
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}

在這個程序中，我們使用SocketCAN庫來進行CAN通信。首先通過socket()函數創建一個CAN連接，然後使用ioctl()函數去設置CAN介面，再使用bind()函數將CAN連接綁定到CAN介面。最後在一個while循環中，使用read()函數去讀取CAN報文，並列印出報文的ID、DLC和數據。

三、CAN通訊協議的作用

CAN通信協議主要解決了多個節點之間的通信問題。在一個CAN網路中，每個節點都可以通過CAN匯流排來發送、接收數據，從而實現節點之間的信息交換。

有了CAN通信協議，不同節點之間可以方便地進行通信，比如汽車電子系統中的各個控制單元之間的通信、工業自動化系統中的控制器、感測器等設備之間的通信。CAN協議還具有高效、可靠、實時的特點，能夠滿足實時性比較高的應用場景需求。

四、CAN通訊協議簡單理解

CAN通信協議是一種數據鏈路層的協議，用於在多個節點之間進行通信。它採用非同步、非時鐘同步的方式進行數據傳輸，每個節點都有獨立的時序，從而確保了系統的可靠性。

CAN通信協議還具有一些特點，比如具有較高的帶寬、較低的成本、簡單的電纜布線等，因此在實際應用中比較普遍。此外，CAN協議還支持數據幀的優先順序判定、錯誤檢測和拓撲結構的靈活性等特性。

五、CAN通訊協議測試

在設計CAN通信協議時，需要進行測試來確保系統的正確性和可靠性。CAN通信協議的測試可以從以下幾個方面入手：

1、數據幀傳輸測試：測試CAN匯流排上傳輸數據幀的正確性，包括ID、DLC、數據、CRC等欄位。

2、誤碼率測試：測試CAN匯流排上傳輸數據時出現的誤碼率，並嘗試通過調整匯流排長度、信號幅度、抗干擾能力等方式來優化誤碼率。

3、性能測試：測試CAN匯流排的帶寬、響應時間、吞吐量等性能指標，以評估系統的性能。

六、CAN通訊協議有哪些

在實際應用中，有多種不同的CAN通信協議，常見的如下：

1、CAN2.0A/B協議：ISO11898標準定義的原始CAN協議，包括CAN2.0A和CAN2.0B兩種形式。

2、CAN FD協議：在原始CAN協議的基礎上進行了擴展，支持更高的數據傳輸速率。

3、J1939協議：用於商用車輛和重型車輛的通信協議，包含了大量的診斷和控制信息。

4、CANopen協議：用於工業自動化控制系統的通信協議，具有全球應用的標準化協議。

5、DeviceNet協議：用於工業設備之間的通信協議，包括了許多工業控制器和工業現場設備的通信標準。

七、CAN通訊協議實例

下面是一個使用CAN通信協議實現的簡單示例，該示例使用了Arduino Nano 33 IoT板和一塊CAN-BUS模塊，實現了兩個節點之間的信息交換。其中，節點1發送數據，節點2接收數據，並將數據在串口上輸出。

Arduino節點1代碼：

#include 
#include 

const int SPI_CS_PIN = 10;

MCP_CAN CAN(SPI_CS_PIN);

void setup()
{
    Serial.begin(9600);

    while(!CAN.begin(MCP_ANY, CAN_500KBPS, MCP_16MHZ))
    {
        Serial.println("CAN initialization failed, retrying...");
        delay(100);
    }

    Serial.println("CAN initialization succeeded.");
}

void loop()
{
    uint8_t buf[8] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08};
    CAN.sendMsgBuf(0x123, 0, 8, buf);
    delay(1000);
}

Arduino節點2代碼：

#include 
#include 

const int SPI_CS_PIN = 10;

MCP_CAN CAN(SPI_CS_PIN);

void setup()
{
    Serial.begin(9600);

    while(!CAN.begin(MCP_ANY, CAN_500KBPS, MCP_16MHZ))
    {
        Serial.println("CAN initialization failed, retrying...");
        delay(100);
    }

    Serial.println("CAN initialization succeeded.");

    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop()
{
    uint8_t len = 0;
    uint8_t buf[8] = {0};
    uint32_t id = 0;

    if(CAN.checkReceive())
    {
        CAN.readMsgBuf(&id, &len, buf);
        Serial.print("Received a message! ID = 0x");
        Serial.print(id, HEX);
        Serial.print(", len = ");
        Serial.print(len);
        Serial.print(", data = ");

        for(int i=0; i<len; i++)
        {
            Serial.print(buf[i], HEX);
            Serial.print(" ");
        }

        Serial.println();
        digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
        delay(100);
        digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
    }
}

在這個示例中，我們使用MCP_CAN庫實現了CAN通訊協議。首先在兩個節點中分別進行CAN初始化，並設置CAN模塊的參數。然後，節點1不斷發送一個8位元組的數據幀，其中ID為0x123。節點2則不斷接收CAN匯流排上的數據幀，並將數據列印在串口中，同時也控制了一個LED燈來表示接收到數據。

八、CAN通訊協議編程

CAN通信協議的編程可以使用多種編程語言實現，包括C、C++、Python等。在實際開發中，可以使用不同的CAN通信庫來方便地進行編程。

例如，在C++中，可以使用SocketCAN庫實現CAN通信，還可以使用CANopen庫實現CANopen協議。在Python中，可以使用python-can庫實現CAN通信，還可以使用canopen庫實現CANopen協議。

下面是一個使用python-can庫實現的簡單示例，該示例通過CAN匯流排發送一個數據幀：

import can

bus = can.interface.Bus(channel='can0', bustype='socketcan_native')

msg = can.Message(arbitration_id=0x123, data=[0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08], extended_id=False)
bus.send(msg)

在這個示例中，我們首先通過can.interface.Bus()函數創建了一個CAN匯流排對象，然後創建了一個can.Message()對象來表示一個數據幀，其中ID為0x123，數據為8位元組。最後使用bus.send()函數將數據幀發送到CAN匯流排上。

九、CAN通訊協議怎麼讀

在閱讀CAN通信協議時，需要對CAN匯流排的數據幀格式、ID、DLC等欄位有一定的了解。通常情況下，一個CAN數據幀由四部分組成：

1、幀起始符：一個CAN數據幀的起始由兩個同步位組成，即11。

2、控制域：包括幀類型（數據幀或遠程幀）、數據長度（DLC）和數據幀格式（標準幀或擴展幀）等欄位。

3、數據域：表示CAN數據幀中的數據部分，數據長度由控制域中的DLC欄位決定。

4、CRC校驗碼：用於檢測數據傳輸過程中出現的錯誤，並糾正錯誤。

通常情況下，一個標準幀的ID由11位組成，一個擴展幀的ID由29位組成。CAN數據幀的傳輸速率通常也是非常快的，可以達到500kbps甚至更高的速率。

十、CAN通訊協議報文解析

在實際應用中，需要對CAN匯流排上的數據幀進行解析，以獲取數據，並進行進一步的處理。CAN數據幀的解析包括了對ID、DLC和數據等欄位的解析以及對數據幀格式的判定。

在Python中，可以使用python-can庫提供的can.Message對象來方便地對CAN

原創文章，作者：小藍，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-tw/n/243512.html